Gia công bằng tia lửa điện Nguyễn Đình Cường_hua_ckdl51 Cách đây gần 200 năm, nhà nghiên cứu người Anh Toseph Priestley (1733 - 1809) trong thí nghiệm của mình đã phát hiện thấy có một hiệu quả ăn mòn vật liệu gây ra bởi sự phóng điện. Trong nửa đầu thế kỷ 20, nhu cầu về các vật liệu lâu mòn tăng lên không ngừng ở các nước công nghiệp phát triển. Nhưng vấn đề là gia công những vật liệu đó bằng công nghệ thông thường thì rất khó khăn, nhiều khi không thực hiện được Phương pháp gia công tia lửa điện (Electric Discharge Machining – EDM) được phát triển vào năm 1943 ở Liên Xô bởi hai vợ chồng người Nga tại trường Đại học Moscow là Giáo sư - Tiến sĩ Boris Lazarenko và Tiến sĩ Natalya Lazarenko Nguyên tắc của phương pháp này là bắn phá chi tiết để tách vật liệu bằng nguồn năng lượng nhiệt rất lớn được sinh ra khi cho hai điện cực tiến gần nhau. Trong hai điện cực này, một đóng vai trò là dao và một đóng vai trò là phôi trong quá trình gia công. Cho đến nay quá trình EDM đã được phát triển khá rộng rãi ở các nước phát triển. Nhiều loại máy hoạt động trong lĩnh vực EDM đã được sản xuất với nhiều kiểu khác nhau để phục vụ những mục đích khác nhau. Nó đưa quy về 2 dạng sau: + Gia công tia lửa điện dùng điện cực định hình: Gọi tắt là phương pháp “xung định hình”. Điện cực là một hình không gian bất kì, nó sẽ in hình của mình lên phôi tạo ra lòng khuôn thường dùng để tạo hình những chi tiết đục lỗ nhưng không thông. + Gia công tia lửa điện bằng cắt dây: Điện cực là một sợi dây kim loại mảnh được quấn liên tục và chạy dọc theo một contour xác định. Trong quá trình gia công, dụng cụ và chi tiết là hai điện cực, trong đó dụng cụ là catốt, chi tiết là anốt của một nguồn điện một chiều có tần số 50 – 500kHz, điện áp 50 – 300V và cường độ dòng điện 0,1 – 500A. Hai điện cực này được đặt trong dung dịch cách điện được gọi là chất điện môi. Khi cho hai điện cực tiến lại gần nhau thì giữa chúng có điện trường. Khi điện áp tăng lên thì từ bề mặt cực âm có các điện tử phóng ra, tiếp tục tăng điện áp thì chất điện môi giữa hai điện cực bị ion hóa làm cho chúng trở nên dẫn điện, làm xuất hiện tia lửa điện giữa hai điện cực. Nhiệt độ ở vùng có tia lửa điện lên rất cao, có thể đạt đến 12.000 0 C, làm nóng chảy, đốt cháy phần kim loại trên cực dương. Trong quá trình phóng điện, xuất hiện sự ion hóa cực mạnh và tạo nên áp lực va đập rất lớn, đẩy phoi ra khỏi vùng gia công. Toàn bộ quá trình trên xảy ra trong thời gian rất ngắn từ 10-4 đến 10-7s. Sau đó mạch trở lại trạng thái ban đầu và khi điện áp của tụ được nâng lên đến mức đủ để phóng điện thì quá trình trên lại diễn ra ở điểm có khoảng cách gần nhất. Phoi của quá trình gia công là những giọt kim loại bò tách khỏi các điện cực và đông đặc lại thành những hạt nhỏ hình cầu và bò đẩy ra khỏi vùng gia công bằng luồng dung môi có áp suất cao. Khi các hạt này bò đẩy ra khỏi vùng gia công, khe hở giữa hai điện cực lớn ra và sự phóng điện không còn nữa. Để tiếp tục gia công cần di chuyển hai điện cực lại gần nhau và quá trình lặp lại liên tục. Gia công bằng tia lửa điện, EDM (Electrical Discharge Machining), là một quá trình tách kim loại bằng một tia lửa điện trong thời gian rất ngắn với cường độ dòng đđiện lớn giữa dụng cụ cắt và chi tiết. Quá trình EDM có thể so sánh với một phần thu nhỏ của một tia sét va vào một bề mặt tạo nên vùng tập trung nhiệt lớn làm nóng chảy bề mặt gia công. Gia công EDM có thể được phân loại như sau: - Gia công xung định hình EDM (Die Sinking EDM hay Ram-EDM) - Gia công vi EDM (Micro EDM) - Gia công EDM bằng dây cắt (Wire-cut EDM hoặc Wire EDM) - Khoan EDM (EDM drilling) - Máy lấy mũi tarô bị gãy (Broken Tap Remover) Thiết bị gia công tia lửa điện Gia công xung định hình EDM Gia công EDM bằng dây cắt Thiết bị gia công tia lửa điện NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG [...]... cắt A SO SÁNH GIA CÔNG XUNG ĐỊNH HÌNH VÀ CẮT DÂY Giữa gia cơng bằng điện cực thỏi và gia cơng bằng dây cắt có một số khác biệt như sau: - Gia cơng bằng điện cực thỏi người ta sử dụng dầu làm chất điện mơi thì trong WEDM lại dùng nước khử khống - Khi gia cơng bằng điện cực thỏi, sự phóng điện xảy ra giữa mặt đầu điện cực với chi tiết gia cơng còn khi gia cơng bằng dây cắt thì sự phóng điện xảy ra giữa... dây cắt với chi tiết gia cơng - Vùng phóng điện khi gia cơng bằng điện cực thỏi bao gồm mặt đầu và góc của điện cực Còn vùng phóng điện khi gia cơng bằng dây cắt chỉ bao gồm mặt 180o của dây cực khi nó tiến đến cắt chi tiết gia cơng NGUYÊN LÍ GIA CÔNG NGUYÊN LÍ GIA CÔNG KHả NĂNG CƠNG NGHệ Bề mặt chi tiết được gia cơng EDM có thể đạt Ra = 0,63µm khi gia cơng thơ và Ra = 0,16µm khi gia cơng tinh Thơng... dung dịch điện mơi được bơm vào theo khe hở hình cung để đẩy đi những hạt bị xói mòn giữa chi tiết và điện cực Sự sục rửa thích hợp làm cho q trình bóc vật liệu đạt hiệu quả cao NGUYÊN LÍ GIA CÔNG CẮT DÂY Dẫn hướng trên Dụng cụ (dây) Dung môi Chi tiết Biên dạng gia công Hướnd di chuyển Dẫn hướng dưới NGUYÊN LÍ GIA CÔNG CẮT DÂY Cắt dây tia lửa điện là một hình thức đặc biệt của gia cơng tia lửa điện Điểm... thường điện cực khơng bao giờ chạm bề mặt chi tiết, giữa chúng có một khe hở phóng điện nhỏ NGUYÊN LÍ GIA CÔNG XUNG ĐỊNH HÌNH Cả chi tiết và điện cực đều ngâm chìm trong dung dịch điện mơi Dung dịch này đóng vai trò như chất cách điện để điều khiển sự phóng tia lửa điện Trong gia cơng EDM chất điện mơi cũng thực hiện chức năng của mơi trường làm nguội và làm giảm nhiệt độ cực kỳ cao trong khe hở phóng điện. .. bản giữa cắt dây tia lửa điện và xung điện (gia cơng bằng điện cực thỏi) là thay vì sử dụng những điện cực thỏi có hình dạng phức tạp thì trong WEDM điện cực là một sợi dây có đường kính từ 0,1 – 0,3mm Dây này được cuốn liên tục và chạy theo một biên dạng cho trước, cắt được bề mặt 2D và 3D phức tạp NGUYÊN LÍ GIA CÔNG CẮT DÂY Dây cắt được dẫn hướng thơng qua hai cơ cấu dẫn hướng bằng kim cương Tùy... o cắt Vòng găng Gia công chi tiết khó gia công Cối Mài dụng cụ Lấy dao, dụng cụ bò gãy trong chi tiết Phạm vi khác Khoan lỗ nhỏ Cắt chi tiết ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG Độ chính xác phụ thuộc vào những yếu tố sau : - Độ chính xác của máy - Dụng cụ - Khe hở phóng điện - Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào năng lượng một lần phóng điện ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG Dụng cụ Trong gia cơng xung định hình, điện cực dụng cụ...NGUYÊN LÍ GIA CÔNG Thiết bị gia cơng tia lửa điện Máy khoan EDM Máy lấy mũi ta rơ gãy Chi tiết gia cơng lắp trên bàn máy cơng cụ, còn điện cực thì gắn với đầu máy Một động cơ servo DC hoặc xylanh thủy lực để điều khiển điện cực theo phương thẳng đứng và duy trì một vị trí thích hợp của điện cực so với chi tiết gia cơng Vị trí này được điều chỉnh một cách tự động... xác gia cơng một phần phụ thuộc vào độ chính xác của điện cực Việc lựa chọn hợp lý vật liệu điện cực là một yếu tố quan trọng Điều này khơng những ảnh hưởng đến độ chính xác gia cơng, mà còn ảnh hưởng đến tính kinh tế thơng qua năng suất và độ hao mòn điện cực trung bình Giá của điện cực có thể chiếm 80% chi phí gia cơng ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG Dụng cụ Các loại vật liệu có thể dùng làm điện cực cho gia. .. CHÍNH XÁC GIA CÔNG Dụng cụ Trên máy cắt dây người ta thường sử dụng dây cắt làm bằng đồng đỏ, đồng thau, mơlipđen, volfram, bạc hay kẽm có đường kính dây cắt thường từ 0,1 – 0,3mm Các dây cắt có thể được phủ một lớp kẽm, oxyt kẽm hoặc graphit… để nâng cao độ bền của dây cũng như cải thiện khả năng sục chất điện mơi vào khu vực cắt ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG Nhám bề mặt khi gia cơng bằng tia lửa điện Trong... khơng sợ bị biến dạng - Do có dầu trong vùng gia cơng nên bề mặt gia cơng được tơi trong dầu Ưu nhược điểm Ưu điểm Bởi vì EDM ăn mòn kim loại bằng việc phóng tia lửa điện thay cho các dụng cụ cắt gọt tạo phoi nên độ cứng vật liệu khơng trở thành nhân tố quyết định xem vật liệu đó có thể gia cơng bằng EDM hay khơng Các điện cực kim loại hoặc than chì mềm có thể gia cơng các loại thép dụng cụ đã tơi hoặc . gia công tia lửa điện Gia công xung định hình EDM Gia công EDM bằng dây cắt Thiết bị gia công tia lửa điện NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG Thiết bị gia công tia lửa điện NGUYEÂN LÍ GIA COÂNG Máy lấy mũi. một hình thức đặc biệt của gia công tia lửa điện. Điểm khác nhau cơ bản giữa cắt dây tia lửa điện và xung điện (gia công bằng điện cực thỏi) là thay vì sử dụng những điện cực thỏi có hình dạng. gia công, khe hở giữa hai điện cực lớn ra và sự phóng điện không còn nữa. Để tiếp tục gia công cần di chuyển hai điện cực lại gần nhau và quá trình lặp lại liên tục. Gia công bằng tia lửa